EP0894961A2 - Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen beim positiven und negativen Beschleunigen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen beim positiven und negativen Beschleunigen von Kraftfahrzeugen Download PDF

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EP0894961A2
EP0894961A2 EP98113615A EP98113615A EP0894961A2 EP 0894961 A2 EP0894961 A2 EP 0894961A2 EP 98113615 A EP98113615 A EP 98113615A EP 98113615 A EP98113615 A EP 98113615A EP 0894961 A2 EP0894961 A2 EP 0894961A2
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    • F02D2250/18—Control of the engine output torque

Definitions

  • the invention relates to a method for preventing jerky vibrations (Drive train vibrations) with the positive and negative acceleration of motor vehicles with manual transmissions and with one acting on a drive motor Accelerator pedal for specifying the engine torque.
  • jerky vibrations Drive train vibrations
  • the invention relates to a method for preventing jerky vibrations (Drive train vibrations) with the positive and negative acceleration of motor vehicles with manual transmissions and with one acting on a drive motor Accelerator pedal for specifying the engine torque.
  • the vehicle acceleration increases as a function of the accelerator pedal movement F or the accelerator pedal stroke from an initial value a o to a new stationary value a 1 .
  • a decaying vibration is superimposed on this new stationary acceleration a 1 , which the driver perceives as jerking vibration or jerking.
  • the cause of this vibration is the introduction of energy into the two-mass vibration system engine-powertrain-body, ie the body vibrates connected to the engine via the "torsion spring" powertrain.
  • a comparable effect results if the driver quickly reduces the accelerator pedal stroke.
  • This bucking represents a significant loss of comfort and often leads to customer complaints, with corresponding Costs are associated.
  • Another known method is to specify the driver So dampen the accelerator pedal movement, so that for example the throttle valve at lower speed is opened as specified by the accelerator pedal.
  • the responsiveness of the vehicle deteriorates noticeable, which also often leads to customer complaints leads.
  • An object of the present invention is now a Method for preventing jerky vibrations at the beginning to create named genus by the jerky vibrations in all operating states can be effectively prevented without that the response of the vehicle deteriorates noticeably.
  • This object is achieved in that at a Accelerator pedal specification for a sudden change in engine torque from an output torque to a target torque this engine torque is changed in two stages, the first Intermediate engine torque is given step by step starting from an initial value of vehicle acceleration leads to a vehicle acceleration, the first of which occurs Vibration has a peak value that corresponds to the new one Target torque corresponding to the stationary value of vehicle acceleration corresponds, and that in the second stage when reached this peak value, the target torque is set abruptly becomes.
  • the method according to the invention avoids the disadvantages of the known Process, i.e. no ignition intervention is required, that could lead to emissions deterioration, already the first jerking is prevented because it has no trigger function exercises more, the jerking can in all operating conditions can be prevented and the response of the vehicle remains almost unchanged since there is no damping the accelerator pedal movement is required.
  • stage duration of the first stage and the intermediate engine torque is advantageously based on an algorithm and / or of a read-only memory content or map at least in Dependence of the current gear ratio, the natural frequency the vibration arrangement of the engine and powertrain body and the stroke of the accelerator pedal movement or the stroke of the requested Torque set.
  • This setting can continue depending on the current Torsional state of the drive train and / or depending the direction of movement of the accelerator pedal.
  • the natural frequency of the vibration arrangement of the engine and drive train body is expediently recorded during vehicle operation, where those stored in the read-only memory or map Natural frequency values continuously through the measured natural frequency values be adapted. This allows z. B. Series spreads and changes over the life of the vehicle are taken into account become.
  • the two-stage change in engine torque is only from one predeterminable speed and / or from a predeterminable Stroke of the pedal movement performed.
  • the output engine torque M o predetermined up to this point in time is not corresponding to the target torque M 1 corresponding to the actuation of the accelerator pedal, but only to an intermediate engine torque M zw .
  • This intermediate engine torque M zw is selected such that the first peak value of the vibration of the vehicle acceleration a which occurs with such an engine intermediate torque corresponds exactly to the new stationary value a 1 of the vehicle acceleration which is assigned to the target torque M 1 .
  • the oscillation of vehicle acceleration a that occurs reaches this peak value a 1 and would then swing out according to the dash-dotted line if this intermediate engine torque were maintained, ie jerky vibrations or drive train vibrations would then occur. Therefore, at the time t 1, the engine torque is raised from the intermediate engine torque M zw to the target torque M 1 , so that swinging back is no longer possible and the new value a 1 of the vehicle acceleration, which corresponds exactly to the target torque M 1 , is maintained. This reliably prevents jerky vibrations.
  • the step duration describes the time between the start of the oscillation and the upper peak value and thus corresponds to a quarter of the oscillation period.
  • This period of oscillation corresponds to the reciprocal of the natural frequency f e of the two-mass oscillation system engine-drive train-body.
  • This natural frequency is determined by the inertia of the engine and body as well as the spring and damping constant of the drive train. Since the inertia must be reduced to a threshold in the calculation, the ratios of the manual gearbox and the rear axle gearbox must also be taken into account.
  • the jerking frequency can be f e and thus the step duration T s is thus dependent on the gear.
  • an algorithm is therefore used within the traction force transmission function which specifies the step duration as a function of the current overall gear ratio and the natural frequency f e and the stroke of the accelerator pedal movement. Another algorithm is used to determine the intermediate torque M between .
  • the current torsion status of the drive train and the direction of movement of the accelerator pedal can also be taken into account.
  • the two parameters can also taken from corresponding maps or a read-only memory become.
  • the saved values can in turn be determined using algorithms and / or empirically.
  • the natural frequencies f e of the two-mass vibration system can also be measured by measurement during vehicle operation.
  • the natural frequencies or parameters stored in the read-only memory or characteristic map can be adapted by means of the measured variables acquired. In this way, for example, series spreads and changes over the life of the vehicle can be taken into account. It is not necessary to have pronounced bucking vibrations to record these measured variables. Even weak load change vibrations, which the driver hardly notices, can be used to measure the natural frequencies.
  • the traction transfer function according to the invention with the two-stage Raising the engine torque can affect certain situations be restricted. For example, this traction transfer function only from a predeterminable speed of Accelerator pedal movement or from a predetermined stroke of the accelerator pedal movement be applied. Furthermore, restrictions may apply only on certain directions of movement of the accelerator pedal or certain Transmission gears are provided.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen beim positiven und negativen Beschleunigen von Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben und mit einem auf einen Antriebsmotor einwirkenden Fahrpedal zur Vorgabe des Motormoments vorgeschlagen. Bei einer Fahrpedalvorgabe zur sprungartigen Änderung des Motormoments von einem Ausgangsmoment zu einem Zielmoment wird dieses Motormoment in zwei Stufen verändert. In der ersten Stufe wird sprungartig ein Zwischenmotormoment vorgegeben, das ausgehend von einem Ausgangswert der Fahrzeugbeschleunigung zu einer Fahrzeugbeschleunigung führt, deren erste sich einstellende Schwingung einen Scheitelwert besitzt, der dem neuen, dem Zielmoment entsprechenden Stationärwert der Fahrzeugbeschleunigung entspricht. Bei Erreichen dieses Scheitelwertes wird in der zweiten Stufe sprung-artig das Zielmoment vorgegeben. Hierdurch können Ruckelschwingungen ohne Zündungseingriff in allen Betriebszuständen wirksam verhindert werden, ohne daß sich das Ansprechverhalten des Fahrzeuges spürbar verschlechtert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen (Triebstrangschwingungen) beim positiven und negativen Beschleunigen von Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben und mit einem auf einen Antriebsmotor einwirkenden Fahrpedal zur Vorgabe des Motormoments.
Betätigt der Fahrer eines Kraftfahrzeuges das Fahrpedal zu einem Zeitpunkt to, so erhöht sich die Fahrzeugbeschleunigung in Abhängigkeit der Fahrpedalbewegung F bzw. des Fahrpedalhubes von einem Ausgangswert ao auf einen neuen Stationärwert a1. Dieser neuen Stationärbeschleunigung a1 ist gemäß Figur 1 eine abklingende Schwingung überlagert, welche der Fahrer als Ruckelschwingung bzw. Ruckeln empfindet. Ursache dieser Schwingung ist die Energieeinleitung in das Zwei-Massen-Schwingungssystem Motor-Triebstrang-Karosse, d.h. die Karosse schwingt verbunden über die "Torsionsfeder" Triebstrang gegen den Motor. Ein vergleichbarer Effekt ergibt sich, wenn der Fahrer den Fahrpedalhub schnell reduziert.
Dieses Ruckeln stellt eine deutliche Komforteinbuße dar und führt häufig zu Kundenbeanstandungen, die mit entsprechenden Kosten verbunden sind.
Um das Ruckeln zu verhindern oder zumindest zu verringern ist es bekannt, die Ruckelschwingungen durch phasenrichtiges Reduzieren und Erhöhen des Motormoments (Gegenkopplung) zu bedämpfen. Die Reduktion des Motormoments erfolgt beispielsweise durch Spätverschiebung des Zündwinkels. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß der Motoreingriff durch die erste Ruckelschwingung getriggert wird, wodurch die erste Ruckelschwingung unvermeidbar ist. Weiterhin sind Zündungseingriffe regelmäßig mit Emissionsverschlechterungen verbunden. Schließlich eignet sich dieses Verfahren nur für das sogenannte Zugruckeln, da über Zündungseingriffe das Motormoment nicht überhöht werden kann, d.h. Schubruckeln nicht bedämpft werden kann.
Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, die Fahrervorgabe, also die Fahrpedalbewegung zu bedämpfen, so daß beispielsweise die Drosselklappe mit geringerer Geschwindigkeit geöffnet wird, als durch das Fahrpedal vorgegeben. Hierdurch verschlechtert sich allerdings das Ansprechverhalten des Fahrzeuges spürbar, was ebenfalls häufig zu Kundenbeanstandungen führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, durch das Ruckelschwingungen in allen Betriebszuständen wirksam verhindert werden können, ohne daß sich das Ansprechverhalten des Fahrzeugs merklich verschlechtert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Fahrpedalvorgabe zur sprungartigen Änderung des Motormoments von einem Ausgangsmoment zu einem Zielmoment dieses Motormoment in zwei Stufen verändert wird, wobei in der ersten Stufe sprungartig ein Zwischenmotormoment vorgegeben wird, das ausgehend von einem Ausgangswert der Fahrzeugbeschleunigung zu einer Fahrzeugbeschleunigung führt, deren erste sich einstellende Schwingung einen Scheitelwert besitzt, der dem neuen dem Zielmoment entsprechenden Stationärwert der Fahrzeugbeschleunigung entspricht, und daß in der zweiten Stufe bei Erreichen dieses Scheitelwertes sprungartig das Zielmoment vorgegeben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren, d.h. es ist kein Zündungseingriff erforderlich, der zu Emissionsverschlechterungen führen könnte, bereits die erste Ruckelschwingung wird verhindert, da sie keine Triggerfunktion mehr ausübt, das Ruckeln kann in allen Betriebszuständen verhindert werden und das Ansprechverhalten des Fahrzeuges bleibt nahezu unverändert erhalten, da keine Bedämpfung der Fahrpedalbewegung erforderlich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.
Die Stufendauer der ersten Stufe und das Zwischenmotormoment wird in vorteilhafter Weise anhand eines Algorithmus und/oder eines Festwertspeicherinhaltes oder Kennfeldes wenigstens in Abhängigkeit der aktuellen Getriebeübersetzung, der Eigenfrequenz der Schwingungsanordnung Motor-Triebstrang-Karosse und des Hubes der Fahrpedalbewegung oder des Hubes des angeforderten Drehmoments eingestellt. Somit kommt das erfindungsgemäße Verfahren mit der ohnehin vorhandenen Hardware, insbesondere mit den ohnehin vorhandenen Sensoren aus.
Diese Einstellung kann weiterhin in Abhängigkeit des aktuellen Torsionszustandes des Triebstranges und/oder in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Fahrpedals erfolgen.
Die Eigenfrequenz der Schwingungsanordnung Motor-Triebstrang-Karosse wird zweckmäßigerweise während des Fahrzeugbetriebs erfaßt, wobei die im Festwertspeicher oder Kennfeld abgelegten Eigenfrequenzwerte ständig durch die gemessenen Eigenfrequenzwerte adaptiert werden. Hierdurch können z. B. Serienstreuungen und Veränderungen über die Fahrzeuglebensdauer berücksichtigt werden.
Da merkbares Ruckeln erst ab einer vorgebbaren Geschwindigkeit der Pedalbewegung oder ab einem vorgebbaren Pedalhub auftritt, wird die zwei-stufige Veränderung des Motormoments erst ab einer vorgebbaren Geschwindigkeit und/oder ab einem vorgebbaren Hub der Pedalbewegung durchgeführt.
Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
ein Signaldiagramm zur Erläuterung des Auftretens von Ruckelschwingungen bei herkömmlichen Systemen und
Figur 2
ein Signaldiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Ruckelschwingungen vermeidet.
Das Auftreten von Ruckelschwingungen gemäß Figur 1 wurde bereits eingangs im Zusammenhang mit bekannten Verfahren zur Vermeidung von Ruckelschwingungen erläutert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einer Betätigung des Fahrpedals F zum Zeitpunkt t0 (untere gestrichelte Linie) das bis zu diesem Zeipunkt vorgegebene Ausgangsmotormoment Mo nicht entsprechend der Fahrpedalbetätigung auf das der Betätigung des Fahrpedals entsprechende Zielmoment M1, sondern lediglich auf ein Zwischenmotormoment Mzw. Dieses Zwischenmotormoment Mzw wird so gewählt, daß der erste Scheitelwert des sich bei einem solchen Motorzwischenmoment einstellenden Schwingung der Fahrzeugbeschleunigung a genau dem neuen Stationärwert a1 der Fahrzeugbeschleunigung entspricht, der dem Zielmoment M1 zugeordnet ist.
Zum Zeitpunkt t1 erreicht die sich einstellende Schwingung der Fahrzeugbeschleunigung a diesen Scheitelwert a1 und würde bei Beibehaltung dieses Motorzwischenmoments dann gemäß der strichpunktierten Linie ausschwingen, d.h. es würden dann Ruckelschwingungen bzw. Triebstrangschwingungen auftreten. Daher wird zum Zeitpunkt t1 das Motormoment vom Motorzwischenmoment Mzw auf das Zielmoment M1 angehoben, so daß ein Rückschwingen nicht mehr möglich ist und der neue Wert a1 der Fahrzeugbeschleunigung, der genau dem Zielmoment M1 entspricht, beibehalten wird. Hierdurch werden Ruckelschwingungen sicher verhindert.
Bei einer schnellen Reduzierung der Pedalbetätigung ergibt sich ein vergleichbarer Effekt in der inversen Richtung.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren müssen zur Umsetzung der Zugkraftübertragungsfunktion bzw. des Motormomentenverlaufs daher zwei Kenngrößen ermittelt werden, nämlich das Zwischenmoment Mzw und die Stufendauer Ts = t1 - to .
Die Stufendauer beschreibt die Zeit zwischen dem Beginn der Schwingung und dem oberen Scheitelwert und entspricht somit einem Viertel der Schwingungsperiodendauer. Diese Schwingungsperiodendauer entspricht dem Kehrwert der Eigenfrequenz fe des Zwei-Massen-Schwingungssystems Motor-Triebstrang-Karosse. Diese Eigenfrequenz wird von den Massenträgheiten von Motor und Karosse sowie der Feder- und Dämpfungskonstante des Triebstranges bestimmt. Da in der Berechnung die Massenträgheiten auf eine Schwelle reduziert werden müssen, sind auch die Übersetzungen von Schaltgetriebe und Hinterachsgetriebe zu beachten. Die Ruckelfrequenz kann fe und somit die Stufendauer Ts sind somit gangabhängig. Zur Ermittlung der Stufendauer wird daher innerhalb der Zugkraftübertragungsfunktion ein Algorithmus verwendet, der die Stufendauer in Abhängigkeit der aktuellen Gesamtgetriebeübersetzung und der Eigenfrequenz fe sowie des Hubes der Fahrpedalbewegung angibt. Ein weiterer Algorithmus dient entsprechend zur Ermittlung des Zwischenmoments Mzw. Hierbei können noch zusätzlich der aktuelle Torsionszustand des Triebstranges und die Bewegungsrichtung des Fahrpedals berücksichtigt werden.
Anstelle durch Algorithmen können die beiden Kenngrößen auch aus entsprechenden Kennfeldern bzw. einem Festwertspeicher entnommen werden. Die gespeicherten Werte können dabei wiederum anhand von Algorithmen und/oder empirisch festgelegt werden.
Die Eigenfrequenzen fe des Zwei-Massen-Schwingungssystems können auch während des Fahrzeugbetriebes meßtechnisch erfaßt werden. Durch die erfaßten Meßgrößen können die im Festwertspeicher bzw. Kennfeld abgelegten Eigenfrequenzen bzw. Kenngrößen adaptiert werden. Hierdurch können z.B. Serienstreuungen und Veränderungen über die Fahrzeuglebensdauer berücksichtigt werden. Zur Erfassung dieser Meßgrößen ist es nicht erforderlich, daß ausgeprägte Ruckelschwingungen vorliegen. Bereits schwache Lastwechselschwingungen, die der Fahrer kaum wahrnimmt, können zur meßtechnischen Erfassung der Eigenfrequenzen herangezogen werden.
Die erfindungsgemäße Zugkraftübertragungsfunktion mit der zweistufigen Anhebung des Motormoments kann auf bestimmte Situationen beschränkt werden. Beispielsweise kann diese Zugkraftübertragungsfunktion nur ab einer vorgebbaren Geschwindigkeit der Fahrpedalbewegung oder ab einem vorbestimmten Hub der Fahrpedalbewegung angewandt werden. Weiterhin können Beschränkungen nur auf bestimmte Bewegungsrichtungen des Fahrpedals oder bestimmte Getriebegänge vorgesehen werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen beim positiven und negativen Beschleunigen von Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben und mit einem auf einen Antriebsmotor einwirkenden Fahrpedal zur Vorgabe des Motormoments, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrpedalvorgabe zur sprungartigen Änderung des Motormoments von einem Ausgangsmoment (Mo) zu einem Zielmoment (M1) dieses Motormoment in zwei Stufen verändert wird, wobei in der ersten Stufe sprungartig ein Zwischenmotormoment (Mzw) vorgegeben wird, das ausgehend von einem Ausgangswert (ao) der Fahrzeugbeschleunigung zu einer Fahrzeugbeschleunigung führt, deren erste sich einstellende Schwingung einen Scheitelwert besitzt, der dem neuen, dem Zielmoment (M1) entsprechenden Stationärwert der Fahrzeugbeschleunigung (a1) entspricht, und daß in der zweiten Stufe bei Erreichen dieses Scheitelwertes sprungartig das Zielmoment (M1) vorgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufendauer (t1 - to) der ersten Stufe anhand eines Algorithmus und/oder eines Festwertspeicherinhaltes oder Kennfeldes wenigstens in Abhängigkeit der aktuellen Getriebeübersetzung, der Eigenfrequenz der Schwingungsanordnung Motor-Triebstrang-Karosse und des Hubes der Fahrpedalbewegung eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung weiterhin in Abhängigkeit des aktuellen Torsionszustandes des Triebstranges erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, daß die Einstellung weiterhin in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Fahrpedals erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz während des Fahrzeugbetriebes meßtechnisch erfaßt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Festwertspeicher oder Kennfeld abgelegten Eigenfrequenzwerte durch die gemessenen Eigenfrequenzwerte adaptiert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei-stufige Veränderung des Motormoments erst ab einer vorgebbaren Geschwindigkeit und/oder einem vorgebbaren Hub der Fahrpedalbewegung durchgeführt wird.
EP98113615A 1997-08-02 1998-07-22 Verfahren zur Verhinderung von Ruckelschwingungen beim positiven und negativen Beschleunigen von Kraftfahrzeugen Withdrawn EP0894961A3 (de)

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